RU2671620C1 - High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution - Google Patents

High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution Download PDF

Info

Publication number
RU2671620C1
RU2671620C1 RU2016152338A RU2016152338A RU2671620C1 RU 2671620 C1 RU2671620 C1 RU 2671620C1 RU 2016152338 A RU2016152338 A RU 2016152338A RU 2016152338 A RU2016152338 A RU 2016152338A RU 2671620 C1 RU2671620 C1 RU 2671620C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
beam splitter
phase modulator
laser
electro
optical
Prior art date
Application number
RU2016152338A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Валерьевич Дуплинский
Василий Евгеньевич Устимчик
Юрий Владимирович Курочкин
Владимир Леонидович Курочкин
Александр Витальевич Миллер
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" (ООО "МЦКТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" (ООО "МЦКТ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" (ООО "МЦКТ")
Priority to RU2016152338A priority Critical patent/RU2671620C1/en
Priority to US15/854,298 priority patent/US10171237B2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2671620C1 publication Critical patent/RU2671620C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/70Photonic quantum communication
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/85Protection from unauthorised access, e.g. eavesdrop protection
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0852Quantum cryptography
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0852Quantum cryptography
    • H04L9/0855Quantum cryptography involving additional nodes, e.g. quantum relays, repeaters, intermediate nodes or remote nodes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/212Mach-Zehnder type
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/225Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference in an optical waveguide structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

FIELD: cryptography.SUBSTANCE: invention relates to quantum cryptography, which lies in the field of information protection. Communication system for transmitting a cryptographic key between the ends of a channel includes a transmitting node comprising a beam splitter, an electro-optical attenuator, an amplitude modulator, a phase modulator, a storage line, a Faraday mirror, a synchronization detector; receiving unit containing laser, avalanche photodiodes, beam splitter, circulator, delay line, phase modulator, polarizing beam splitter, Mach-Zehnder interferometer; and a quantum channel for connecting the specified nodes. In this case, the storage line is placed between the electro-optical phase modulator of the sender and the Faraday mirror.EFFECT: technical result is an increase in the limiting frequency of the repetition of laser pulses at a fixed value of their width, which makes it possible to use an auto-compensating circuit at a frequency, the period of which is equal to the width of the laser pulse, which is the maximum possible result.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к квантовой криптографии, лежащей в области защиты информации.The invention relates to quantum cryptography in the field of information security.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известен патент США №6188768 «Автокомпенсационная схема квантового распределения криптографического ключа на основе поляризационного разделения света», опубликованный 13 февраля 2001 года. В указанном патенте содержатся основные сведения и технические решения, используемые для автокомпенсационной оптической схемы квантового распределения ключа. В такой оптической схеме, когда импульсы распространяются вперед и назад, обратное рэлеевское рассеяние света может значительно увеличить шум, регистрируемый детекторами, работающими в режиме регистрации одиночных фотонов в процессе генерации квантового ключа. В результате импульсы посылаются небольшими пачками, между которыми следуют значительные временные паузы, необходимые, для прохождения света сквозь схему.The prior art is known to US patent No. 6188768 "Self-compensation scheme of the quantum distribution of a cryptographic key based on polarized light separation", published February 13, 2001. This patent contains the basic information and technical solutions used for the auto-compensation optical scheme of quantum key distribution. In such an optical scheme, when pulses propagate back and forth, Rayleigh backscattering can significantly increase the noise recorded by detectors operating in the detection mode of single photons in the process of generating a quantum key. As a result, the pulses are sent in small packets, between which there are significant time pauses necessary for the passage of light through the circuit.

Также известна статья Automated 'plug and play' quantum key distribution, опубликованная в журнале Electronics Letters (Volume: 34, Issue: 22, 29 Oct 1998). В указанной статье частично решена вышеуказанная проблема добавлением накопительной линии на стороне отправителя. Однако необходимо модулировать импульсы при движении в обе стороны в следствие поляризационной чувствительности фазового модулятора. Взаимное расположение фазового модулятора и зеркала Фарадея на стороне отправителя в вышеуказанной схеме накладывает существенные ограничения на максимальную частоту следования импульсовAlso known is Automated 'plug and play' quantum key distribution, published in Electronics Letters (Volume: 34, Issue: 22, 29 Oct 1998). This article partially solved the above problem by adding a storage line on the sender side. However, it is necessary to modulate the pulses when moving in both directions due to the polarization sensitivity of the phase modulator. The relative position of the phase modulator and the Faraday mirror on the sender side in the above scheme imposes significant restrictions on the maximum pulse repetition rate

Техническая задачаTechnical challenge

Технической задачей является модернизация автокомпенсационной схемы квантового распределения ключа, с целью повышения предельной частоты следования лазерных импульсов при фиксированном значении их ширины.The technical task is to modernize the self-compensation scheme of the quantum distribution of the key, in order to increase the maximum repetition rate of laser pulses at a fixed value of their width.

Технический результат совпадает с задачей и позволяет использовать автокомпенсационную схему на частоте, соответствующей период которой равен ширине лазерного импульса, что является принципиально предельно возможным результатом.The technical result coincides with the task and allows the use of a self-compensation scheme at a frequency corresponding to a period equal to the width of the laser pulse, which is a fundamentally possible result.

РешениеDecision

Технический результат достигается за счет использования системы связи для передачи криптографического ключа между концами канала, включающейThe technical result is achieved through the use of a communication system for transmitting a cryptographic key between the ends of the channel, including

a) передающий узел (Алиса), содержащий светоделитель, электрооптический аттенюатор, амплитудный модулятор, фазовый модулятор, накопительную линию, зеркало Фарадея, детектор синхронизации,a) a transmitting node (Alice) containing a beam splitter, an electro-optical attenuator, an amplitude modulator, a phase modulator, a storage line, a Faraday mirror, a synchronization detector,

b) приемный узел (Боб), содержащий лазер, лавинные фотодиоды, светоделитель, циркулятор, линию задержки, фазовый модулятор, поляризационный светоделитель, интерферометр Маха-Ценднера,b) a receiving unit (Bob) containing a laser, avalanche photodiodes, a beam splitter, a circulator, a delay line, a phase modulator, a polarizing beam splitter, a Mach-Zendner interferometer,

c) а также квантовый канал для соединения указанных узлов,c) as well as a quantum channel for connecting these nodes,

при этом накопительная линия помещена между электрооптическим фазовым модулятором отправителя и зеркалом Фарадея. Изменение положения накопительной линии позволяет исключить пересечение на фазовом модуляторе отправителя импульсов, идущих в разных направлениях. В результате становится возможным увеличение частоты следования импульсов до предельно допустимого значения. Предельно допустимое значение частоты соответствует периоду равному по длительности ширине импульса у основания. Дальнейшее увеличение частоты повлечет за собой взаимное наложение соседних импульсов, что приведет к повышению уровня ошибок в итоговом ключе.wherein the storage line is placed between the sender's electro-optical phase modulator and the Faraday mirror. Changing the position of the storage line eliminates the intersection on the phase modulator of the sender of pulses traveling in different directions. As a result, it becomes possible to increase the pulse repetition rate to the maximum permissible value. The maximum permissible frequency value corresponds to a period equal in duration to the pulse width at the base. A further increase in the frequency will entail the mutual overlapping of adjacent pulses, which will lead to an increase in the level of errors in the final key.

В приведенных аналогах время движения импульсов от фазового модулятора до зеркала Фарадея и обратно существенно меньше времени следования цуга импульсов, что приводит к наложению на фазовом модуляторе сигналов, идущих в разные стороны. Таким образом для корректной модуляции состояний, передаваемых отправителем необходимо делать временные промежутки между импульсами в цуге, так, чтобы исключить взаимное наложение приходящих и отраженных импульсов. Это приводит к понижению скорости отправки ключа.In the given analogs, the time of movement of pulses from the phase modulator to the Faraday mirror and vice versa is significantly shorter than the time of the train of pulses, which leads to the superposition of signals going in different directions on the phase modulator. Thus, for the correct modulation of the states transmitted by the sender, it is necessary to make time intervals between the pulses in the train, so as to exclude the overlapping of incoming and reflected pulses. This leads to a decrease in the key sending speed.

Описание чертежейDescription of drawings

На фиг. 1 изображена автокомпенсационная схема квантового распределения ключа в предложенной модификации. Введены следующие обозначения.In FIG. 1 shows a self-compensation scheme of a quantum key distribution in the proposed modification. The following notation is introduced.

Передающий узел (Алиса). Светоделитель 11; электрооптический аттенюатор 12; амплитудный модулятор 13; фазовый модулятор 14; накопительная линия 15; зеркало Фарадея 16; синхронизирующий детектор 17.Transmitting Node (Alice). Beam splitter 11; electro-optical attenuator 12; amplitude modulator 13; phase modulator 14; storage line 15; Faraday mirror 16; sync detector 17.

Приемный узел (Боб). Лазер 1; циркулятор 2; лавинные фотодиоды 3, 4; светоделитель 5; фазовый модулятор 6; линия задержки 7; интерферометр Маха-Ценднера 8; поляризационный светоделитель 9.Receiving Node (Bob). Laser 1; circulator 2; avalanche photodiodes 3, 4; a beam splitter 5; phase modulator 6; delay line 7; Mach-Zendner interferometer 8; polarizing beam splitter 9.

Квантовый канал 10.Quantum Channel 10.

На фиг. 2 изображена модель следования импульсов до и после отражения от зеркала Фарадея в автокомпенсационной схеме в исходной конфигурации. Сплошными линиями обозначены пришедшие импульсы, штриховыми - отраженные.In FIG. Figure 2 shows the model of pulse repetition before and after reflection from the Faraday mirror in the self-compensation scheme in the initial configuration. Solid lines indicate incoming pulses, and dashed - reflected.

На фиг. 3 изображена модель следования импульсов до и после отражения от зеркала Фарадея в представленной модификации автокомпенсационной схемы. Сплошными линиями обозначены пришедшие импульсы, штриховыми - отраженные.In FIG. Figure 3 shows a model of the pulse sequence before and after reflection from a Faraday mirror in the presented modification of the self-compensation scheme. Solid lines indicate incoming pulses, and dashed - reflected.

Детальное описаниеDetailed description

Автокомпенсационная схема состоит из передатчика и приемника (в криптографии традиционно называемых соответственно Алиса и Боб), которые соединены между собой одномодовым оптоволокном. Передача оптических сигналов организована следующим образом.The self-compensation scheme consists of a transmitter and a receiver (in cryptography traditionally called Alice and Bob, respectively), which are interconnected by a single-mode optical fiber. The transmission of optical signals is organized as follows.

Лазер на стороне Боба испускает многофотонный оптический импульс с линейной поляризацией в спектральном диапазоне в районе 1550 нм, который проходит через циркулятор 2 (фиг. 1) и направляется на светоделитель 5. Функция циркулятора заключается в том, чтобы направлять свет в необходимые выходы. Из лазера он переводит его на светоделитель 5, а когда свет возвращается обратно со стороны светоделителя 5 - направляет его на детектор 3. Циркулятор может быть выполнен в виде волоконно-оптического элемента на кристалле.The laser on the Bob side emits a multi-photon optical pulse with linear polarization in the spectral range in the region of 1550 nm, which passes through the circulator 2 (Fig. 1) and is sent to the beam splitter 5. The function of the circulator is to direct the light to the necessary outputs. From the laser, he transfers it to the beam splitter 5, and when the light comes back from the beam splitter 5, it directs it to the detector 3. The circulator can be made in the form of a fiber-optic element on a crystal.

Далее одна часть импульса поступает на вход поляризационного светоделителя 9 по короткому плечу оптоволоконного интерферометра Маха-Цендера (8). Вторая часть импульса приходит на поляризационный светоделитель 9, пройдя длинное плечо, образованное линией задержки и оптоволоконным фазовым модулятором 6. Оптические элементы в длинном плече выполнены из поддерживающего поляризацию оптоволокна. Это позволяет сориентировать поляризацию излучения так, чтобы обе части импульса вышли через выход поляризационного светоделителя 9 и направились от Боба к Алисе по протяженному одномодовому оптоволокну (традиционно называемому квантовым каналом связи (10)).Next, one part of the pulse is fed to the input of the polarizing beam splitter 9 along the short arm of the Mach-Zehnder fiber optic interferometer (8). The second part of the pulse arrives at the polarization beam splitter 9, having passed the long arm formed by the delay line and the fiber optic phase modulator 6. The optical elements in the long arm are made of polarization-supporting fiber. This makes it possible to orient the radiation polarization so that both parts of the pulse exit through the output of the polarizing beam splitter 9 and go from Bob to Alice along an extended single-mode optical fiber (traditionally called a quantum communication channel (10)).

После прохождения квантового канала лазерный импульс поступает на вход Алисы, проходит фазовый модулятор 14, накопительную линию 15, и отражается от зеркала Фарадея 16, которое поворачивает поляризацию излучения на 90° для автокомпенсации поляризационных искажений оптоволокна. На обратном пути, на выходе из Алисы лазерный импульс ослабляется перестраиваемым аттенюатором 12 до однофотонного состояния (среднее число фотонов на импульс 0,1-0,3). Вернувшиеся от Алисы к Бобу фотоны имеют повернутую на 90° линейную поляризацию, поэтому входным поляризационным светоделителем 9 они направляются в другое плечо интерферометра, после прохождения которого соединяются на выходе, где они интерферируют. Результат интерференции регистрируется лавинным фотодиодом 4 в одном плече либо, после прохождения циркулятора 2, на лавинном фотодиоде 3 в другом плече. Поскольку эти две части импульса проходят одинаковый путь, причем в обратном порядке внутри Боба, этот интерферометр автоматически скомпенсирован.After passing through the quantum channel, the laser pulse enters Alice’s input, passes the phase modulator 14, the storage line 15, and is reflected from the Faraday mirror 16, which rotates the radiation polarization by 90 ° to automatically compensate for the polarization distortions of the optical fiber. On the way back, at the exit from Alice, the laser pulse is attenuated by the tunable attenuator 12 to a single-photon state (the average number of photons per pulse is 0.1-0.3). The photons returning from Alice to Bob have linear polarization rotated 90 °, so they are sent to the other arm of the interferometer by the input polarizing beam splitter 9, after which they are connected at the output where they interfere. The result of interference is recorded by an avalanche photodiode 4 in one shoulder or, after passing through a circulator 2, on an avalanche photodiode 3 in another shoulder. Since these two parts of the pulse travel the same path, and in reverse order inside Bob, this interferometer is automatically compensated.

Для реализации протокола ВВ84 Алиса с помощью фазового модулятора 14 прикладывает в нужный момент времени фазовый сдвиг 0 или π (первый базис), и π/2 или 3π/2 (второй базис) к световому импульсу, пришедшему от Боба. Так как после прохождения квантового канала импульс имеет случайную поляризацию, и фазовый модулятор работает только вдоль выделенного направления, Алиса производит модуляцию дважды для каждого импульса - сначала, на пути в сторону зеркала Фарадея 16, а затем при движении в обратном направлении - с повернутой поляризацией. Боб, получив отраженные от Алисы одиночные фотоны, случайным образом выбирает базис для измерения, прикладывая сдвиг 0 (первый базис) или π/2 (второй базис) на свой фазовый модулятор 6 в соответствующий момент времени.To implement the BB84 protocol, Alice, using a phase modulator 14, applies a phase shift of 0 or π (first basis), and π / 2 or 3π / 2 (second basis) to the light pulse received from Bob at the right time. Since after passing through the quantum channel, the pulse has a random polarization, and the phase modulator works only along the selected direction, Alice performs modulation twice for each pulse - first, on the way to the Faraday 16 mirror, and then when moving in the opposite direction, with the polarization turned. Bob, having received single photons reflected from Alice, randomly selects a basis for measurement by applying a shift of 0 (first basis) or π / 2 (second basis) to his phase modulator 6 at the corresponding moment in time.

В такой оптической схеме, когда импульсы распространяются вперед и назад, обратное рэлеевское рассеяние света может значительно увеличить шум, регистрируемый детекторами 3 и 4, работающими в режиме регистрации одиночных фотонов в процессе генерации квантового ключа. Поэтому лазер испускает импульсы не постоянно, а посылает цуги импульсов в каждом цикле передачи, причем длина этих цугов соответствует длине накопительной линии 15, установленной для этой цели в оптическую схему Алисы. Благодаря этому, однофотонные импульсы, распространяющиеся обратно, больше не пересекаются в квантовом канале с многофотонными импульсами, идущими от Боба к Алисе. Так, для накопительной линии длиной 25 км цуг импульсов содержит 120000 импульсов при тактовой частоте посылки лазерных импульсов 500 МГц.In such an optical scheme, when pulses propagate back and forth, Rayleigh backscattering can significantly increase the noise detected by detectors 3 and 4 operating in the mode of recording single photons in the process of generating a quantum key. Therefore, the laser does not emit pulses continuously, but sends trains of pulses in each transmission cycle, and the length of these trains corresponds to the length of the storage line 15 installed for this purpose in Alice’s optical circuit. Due to this, single-photon pulses propagating back no longer intersect in the quantum channel with multiphoton pulses traveling from Bob to Alice. So, for a storage line 25 km long, the train of pulses contains 120,000 pulses at a clock frequency of sending laser pulses of 500 MHz.

Процесс генерации квантового ключа происходит следующим образом. На первом этапе производится калибровка и настройка оптоволоконного канала связи. Для этого точно измеряется длина оптического канала с использованием многофотонных импульсов от Боба, при этом регулируемый аттенюатор 12 у Алисы устанавливается на полное пропускание. Боб принимает отраженный сигнал и на основании этих измерений устанавливает положение во времени строба для детекторов 3 и 4, когда они должны регистрировать сигнал. Детекторы при этом работают в линейном режиме регистрации многофотонных световых импульсов.The process of generating a quantum key is as follows. At the first stage, calibration and tuning of the fiber optic communication channel is performed. To do this, the optical channel length is accurately measured using multiphoton pulses from Bob, while Alice’s adjustable attenuator 12 is set to full transmission. Bob receives the reflected signal and based on these measurements sets the position in time of the strobe for detectors 3 and 4, when they should register the signal. In this case, the detectors operate in the linear mode of registration of multiphoton light pulses.

После этого устанавливается режим генерации квантового ключа. Обратное напряжение на лавинных фотодиодах поднимается выше порогового напряжения пробоя, и они переходят в режим регистрации одиночных фотонов (Гейгеровский режим счета импульсов). Боб испускает цуг лазерных импульсов. Далее светоделитель 11 Алисы направляет часть мощности излучения приходящих световых импульсов на детектор синхронизации 17. Он генерирует сигнал запуска, который используется для синхронизации Алисы с Бобом. Синхронизация позволяет Алисе прикладывать электрический импульс к фазовому модулятору в нужный момент времени для модуляции фазы оптического импульса, в соответствии с протоколом ВВ84. Аттенюатор 12 у Алисы открыт на пропускание. Когда цуг импульсов заполнит накопительную линию 15, этот быстрый, электрически управляемый, аттенюатор уменьшает свое пропускание до такого уровня, чтобы от Алисы к Бобу выходили световые импульсы с содержанием фотонов на уровне 0,1-0,3 фотона на импульс. В таких условиях вероятность Pn найти n фотонов в лазерном импульсе подчиняется статистике Пуассона:After that, the quantum key generation mode is set. The reverse voltage on the avalanche photodiodes rises above the threshold breakdown voltage, and they switch to the registration mode for single photons (Geiger pulse counting mode). Bob emits a train of laser pulses. Next, Alice’s beam splitter 11 sends part of the radiation power of the incoming light pulses to the synchronization detector 17. It generates a trigger signal, which is used to synchronize Alice with Bob. Synchronization allows Alice to apply an electrical pulse to the phase modulator at the right time to modulate the phase of the optical pulse, in accordance with the BB84 protocol. Alice's attenuator 12 is open for transmission. When the train of pulses fills the storage line 15, this fast, electrically controlled, attenuator reduces its transmission to such a level that light pulses with a photon content of 0.1-0.3 photons per pulse go from Alice to Bob. Under such conditions, the probability P n of finding n photons in a laser pulse obeys Poisson statistics:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- среднее число фотонов в импульсе. В квантовой криптографии импульс считается однофотонным, если
Figure 00000002
находится в пределах 0,1-0,2. Так, для
Figure 00000003
, доля импульсов с двумя фотонами составляет 5% от однофотонных, а с тремя фотонами - 0.16%. Практически, в этом случае из каждых 10 импульсов в 9 нет ни одного фотона.Where
Figure 00000002
is the average number of photons per pulse. In quantum cryptography, a pulse is considered to be single-photon if
Figure 00000002
is in the range of 0.1-0.2. So, for
Figure 00000003
, the fraction of pulses with two photons is 5% of single-photon, and with three photons - 0.16%. Practically, in this case, out of every 10 pulses in 9, there is not a single photon.

Алиса запоминает порядковый номер каждого импульса и значение приложенной при помощи модулятора фазы. Боб записывает в буфер и посылает в компьютер как порядковый номер импульса, так и базис измерения одиночных фотонов, зарегистрированных детекторами 3 и 4. На основании этих данных, пользуясь открытым каналом между своими компьютерами, Алиса и Боб формируют одинаковый квантовый ключ.Alice remembers the serial number of each pulse and the value applied by means of a phase modulator. Bob writes to the buffer and sends to the computer both the pulse serial number and the basis for measuring single photons detected by detectors 3 and 4. Based on these data, using the open channel between their computers, Alice and Bob form the same quantum key.

Электрооптические фазовые модуляторы добавляют сдвиг фазы вдоль выделенного направления поляризации проходящего излучения. Так как после прохождения квантового канала поляризация случайным образом изменится вследствие внешних воздействий, импульс, пришедший на фазовый модулятор Алисы, будет иметь случайное состояние поляризации. Таким образом, его фаза будет подвергнута модуляции лишь частично - вдоль одной из компонент. Однако поворот поляризации излучения на 90° зеркалом Фарадея позволяет приложить необходимый сдвиг фазы и к ортогональной компоненте, в момент движения импульса в обратном направлении. В результате, корректная модуляция может быть осуществлена, если одинаковый фазовый сдвиг на модуляторе будет приложен при движении импульса в обе стороны.Electro-optical phase modulators add a phase shift along the selected polarization direction of the transmitted radiation. Since after passing the quantum channel, the polarization will randomly change due to external influences, the pulse arriving at the Alice phase modulator will have a random polarization state. Thus, its phase will be modulated only partially - along one of the components. However, the rotation of the radiation polarization by 90 ° with the Faraday mirror allows you to apply the necessary phase shift to the orthogonal component, at the time of the pulse in the opposite direction. As a result, the correct modulation can be carried out if the same phase shift on the modulator is applied when the pulse moves in both directions.

Отличие вышеизложенной схемы от прототипа 2 состоит в изменении расположения накопительной линии на стороне Алисы. В конфигурации прототипа необходимо, чтобы время между соседними импульсами в цуге было больше, чем время прохождения импульса через кристалл, также необходимо точно подобрать расстояние между модулятором и зеркалом Фарадея таким образом, чтобы приходящие и отраженные импульсы не проходили через модулятор одновременно, в противном случае становится невозможным присваивать им различные, случайным образом выбираемые фазы. Временной промежуток между импульсами в цуге увеличивает период их следования, тем самым уменьшая частоту и итоговую скорость генерации ключа.The difference between the above scheme and prototype 2 is to change the location of the storage line on the side of Alice. In the prototype configuration, it is necessary that the time between adjacent pulses in the train be longer than the pulse propagation time through the crystal, it is also necessary to precisely select the distance between the modulator and the Faraday mirror so that incoming and reflected pulses do not pass through the modulator at the same time, otherwise it becomes it’s impossible to assign them different, randomly selected phases. The time interval between pulses in the train increases the period of their repetition, thereby reducing the frequency and the final rate of key generation.

Скорость отправки ключа выражается как:The key sending speed is expressed as:

Figure 00000004
Figure 00000004

Где s - скважность следования цугов, равная отношению времени цуга к периоду их следования, Т - длительность одного цуга импульсов, v - частота повторения импульсов в рамках одного цуга. Длительность цуга определяется длиной накопительной линии, применяющийся на стороне приемника:Where s is the duty cycle of the trains, equal to the ratio of the train time to the period of their movement, T is the duration of one train of pulses, v is the pulse repetition rate within one train. The duration of the train is determined by the length of the storage line used on the receiver side:

Figure 00000005
Figure 00000005

Где l - длина накопительной линии, n - показатель преломления оптоволокна, с - скорость света в вакууме.Where l is the length of the storage line, n is the refractive index of the optical fiber, and c is the speed of light in vacuum.

Максимальная частота следования импульсов в приведенной конфигурации как видно на фиг. 2 определяется удвоенной длиной кристалла в модуляторе, так как необходимо пространственно разделить импульсы, идущие в различных направлениях. Таким образом:The maximum pulse repetition rate in the given configuration as seen in FIG. 2 is determined by the doubled length of the crystal in the modulator, since it is necessary to spatially separate the pulses traveling in different directions. In this way:

Figure 00000006
Figure 00000006

Где tm - время движения импульса через кристалл фазового модулятора.Where t m is the time of the pulse through the crystal of the phase modulator.

Таким образом итоговая формула скорости отправки ключа:Thus, the final formula for the key sending speed is:

Figure 00000007
Figure 00000007

В предлагаемом решении накопительная линия 15 располагается между фазовым модулятором Алисы и зеркалом Фарадея. Таким образом весь цуг импульсов сначала проходит через фазовый модулятор в одну сторону, попадая в накопительную линию, а затем, отразившись, в том же порядке проходит в обратном направлении. В данной конфигурации импульсы, движущиеся в прямом и обратном направлениях, никогда не пересекутся на модуляторе, что позволяет располагать их максимально близко друг к другу, увеличивая частоту следования до предельно возможной при данной ширине импульса, как показано на фиг. 3. Таким образом частота следования импульсов в предложенной конфигурации равна:In the proposed solution, the storage line 15 is located between the phase modulator of Alice and the Faraday mirror. Thus, the entire train of pulses first passes through the phase modulator in one direction, falling into the storage line, and then, reflected, in the same order passes in the opposite direction. In this configuration, pulses moving in the forward and reverse directions never intersect on the modulator, which allows them to be located as close to each other as possible, increasing the repetition rate to the maximum possible for a given pulse width, as shown in FIG. 3. Thus, the pulse repetition rate in the proposed configuration is equal to:

Figure 00000008
Figure 00000008

где tp - период следования импульсов.where t p is the pulse repetition period.

Так как модификация не затрагивает прочих параметров схемы итоговая скорость отправки ключа:Since the modification does not affect other parameters of the scheme, the final key sending speed:

Figure 00000009
Figure 00000009

Типичная длина кристалла, например ниобата лития (LiNbO3), в электрооптических модуляторах составляет порядка 7 см. Таким образом, время движения света в кристалле составляет около 500 пс. При этом при помощи современной электроники (программируемые логические интегральные схемы) возможно генерировать существенно более короткие (100 пс и меньше) лазерные импульсы. При вышеуказанных параметрах скорость отправки ключа в автокомпенсационной схеме возрастает более чем в 10 раз.A typical crystal length, such as lithium niobate (LiNbO 3 ), in electro-optical modulators is about 7 cm. Thus, the time of light movement in the crystal is about 500 ps. With the help of modern electronics (programmable logic integrated circuits), it is possible to generate substantially shorter (100 ps or less) laser pulses. With the above parameters, the key sending speed in the auto-compensation scheme increases by more than 10 times.

Предложенная модификация позволяет значительно поднять максимальную частоту следования лазерных импульсов, не влияя при этом на остальные параметры схемы. Тем самым существенно увеличивается максимальная скорость отправки ключа.The proposed modification can significantly increase the maximum repetition rate of laser pulses, without affecting the other parameters of the circuit. This significantly increases the maximum key sending speed.

Claims (7)

1. Система связи для передачи криптографического ключа между концами канала, включающая:1. A communication system for transmitting a cryptographic key between the ends of the channel, including: - приемный узел, содержащий лазер, по крайней мере два лавинных фотодиода, светоделитель, циркулятор, линию задержки, фазовый модулятор, поляризационный светоделитель, интерферометр Маха-Ценднера, при этом указанные элементы оптически соединены между собой таким образом, что оптический импульс от лазера проходит через циркулятор, оптически соединенный со вторым лавинным фотодиодом и с поляризационным светоделителем, по короткому плечу интерферометра Маха-Цендера и по длинному плечу, образованному линией задержки, фазовым модулятором,- a receiving unit containing a laser, at least two avalanche photodiodes, a beam splitter, a circulator, a delay line, a phase modulator, a polarizing beam splitter, a Mach-Zendner interferometer, while these elements are optically connected to each other so that the optical pulse from the laser passes through a circulator optically connected to the second avalanche photodiode and a polarizing beam splitter, on the short arm of the Mach-Zehnder interferometer and on the long arm formed by the delay line, a phase modulator, - передающий узел, содержащий оптически соединенные между собой светоделитель, электрооптический аттенюатор, амплитудный модулятор, фазовый модулятор, накопительную линию, зеркало Фарадея, при этом выход светоделителя оптически соединен с детектором синхронизации,- a transmitting node containing a beam splitter optically interconnected, an electro-optical attenuator, an amplitude modulator, a phase modulator, a storage line, a Faraday mirror, the beam splitter output being optically connected to a synchronization detector, - а также квантовый канал, который соединяет поляризационный светоделитель приемного узла со светоделителем передающего узла,- as well as a quantum channel that connects the polarizing beam splitter of the receiving node with the beam splitter of the transmitting node, отличающаяся тем, что накопительная линия помещена между электрооптическим фазовым модулятором отправителя и зеркалом Фарадея.characterized in that the storage line is placed between the electro-optical phase modulator of the sender and the Faraday mirror. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что лазер испускает свет на телекоммуникационной длине волны 1555 нм.2. The system according to claim 1, characterized in that the laser emits light at a telecommunication wavelength of 1555 nm. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для изменения фазы используются электрооптические модуляторы на основе кристалла ниобата лития (LiNbO3).3. The system according to claim 1, characterized in that electro-optical modulators based on a lithium niobate crystal (LiNbO 3 ) are used to change the phase.
RU2016152338A 2016-12-29 2016-12-29 High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution RU2671620C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152338A RU2671620C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution
US15/854,298 US10171237B2 (en) 2016-12-29 2017-12-26 High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152338A RU2671620C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2671620C1 true RU2671620C1 (en) 2018-11-02

Family

ID=62711409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152338A RU2671620C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10171237B2 (en)
RU (1) RU2671620C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706175C1 (en) * 2018-12-27 2019-11-14 Открытое Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" Method for key quantum distribution in single-pass quantum key distribution system
RU2708511C1 (en) * 2019-02-04 2019-12-09 Открытое Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" Method of generating a key between nodes of a computer network using a quantum key distribution system
RU2722133C1 (en) * 2019-12-20 2020-05-26 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КуРэйт" (ООО "КуРэйт") Educational apparatus for performing experiments on quantum optics for studying protocols of quantum cryptography
RU2747164C1 (en) * 2019-11-12 2021-04-28 Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТС-Кванттелеком" Device for quantum key distribution at side frequencies which is resistant to polarization distortions of signal in fiber-optic communication lines
CN113037384A (en) * 2021-03-08 2021-06-25 安徽问天量子科技股份有限公司 Intensity modulation device and method
RU2758147C1 (en) * 2021-02-10 2021-10-26 Общество с ограниченной ответственностью «Лазерлаб» (ООО «Лазерлаб») Method for testing laser communication terminal with quantum information reception
RU2771775C1 (en) * 2021-05-21 2022-05-12 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КуРэйт" (ООО "КуРэйт") Method and apparatus for quantum key distribution via suspended fibre

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112567651B (en) * 2018-08-10 2024-03-12 诺基亚技术有限公司 Optical fiber-based communications
US11258594B2 (en) * 2018-11-21 2022-02-22 Ut-Battelle, Llc Quantum key distribution using a thermal source
CN109586907B (en) * 2018-12-30 2022-03-15 广东尤科泊得科技发展有限公司 Fusion network system and method for quantum communication and quantum time-frequency transmission
CN109617687B (en) * 2019-01-15 2021-03-09 三峡大学 Quantum encryption system for visible light communication
CN109617688B (en) * 2019-01-29 2021-07-16 安徽问天量子科技股份有限公司 Phase compensation control method for complex environment
JP2022537534A (en) * 2019-06-17 2022-08-26 ケーティー コーポレーション Quantum encryption key distribution method, device and system
CN110675716B (en) * 2019-09-24 2021-06-25 华东师范大学 All-fiber quantum state simulation device and method
US11329730B2 (en) 2019-09-26 2022-05-10 Eagle Technology, Llc Quantum communication system having time to frequency conversion and associated methods
CN110719128A (en) * 2019-09-30 2020-01-21 安徽问天量子科技股份有限公司 Device and method for detecting sensible positioning of optical fiber eavesdropping
US11418330B2 (en) 2019-10-21 2022-08-16 Eagle Technology, Llc Quantum communication system that switches between quantum key distribution (QKD) protocols and associated methods
CN110519057B (en) * 2019-10-23 2020-02-14 北京中创为南京量子通信技术有限公司 Classical signal coding and decoding method, synchronization method and device for quantum key distribution system
US11240018B2 (en) 2019-10-30 2022-02-01 Eagle Technology, Llc Quantum communications system having quantum key distribution and using a talbot effect image position and associated methods
US11082216B2 (en) * 2019-10-30 2021-08-03 Eagle Technology, Llc Quantum communication system having quantum key distribution and using a midpoint of the talbot effect image position and associated methods
CN110808806B (en) * 2019-11-04 2021-06-01 中国科学院国家授时中心 Quantum bidirectional time synchronization method and system based on optical fiber frequency transmission
US11050559B2 (en) 2019-11-19 2021-06-29 Eagle Technology, Llc Quantum communications system using Talbot effect image position and associated methods
RU2736870C1 (en) * 2019-12-27 2020-11-23 Открытое Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" Complex for secure data transmission in digital data network using single-pass quantum key distribution system and method of keys adjustment during operation of system
KR20230031196A (en) * 2020-05-18 2023-03-07 엘지전자 주식회사 Plug-and-play quantum key distribution method based on multipath and wavelength division and apparatus using the method
CN111769881B (en) * 2020-06-15 2021-07-09 中国电子科技集团公司第三十研究所 Method and system for improving phase compensation precision and communication efficiency of CVQKD system
CN111525951B (en) * 2020-07-02 2020-10-23 北京中创为南京量子通信技术有限公司 Safety monitoring device and method of detector and quantum key distribution receiver
CN111901113B (en) * 2020-08-12 2021-08-13 中国科学技术大学 Continuous variable quantum key distribution method based on Gaussian dense modulation
CN111970280B (en) * 2020-08-18 2022-05-06 中南大学 Attack detection method of continuous variable quantum key distribution system
US11558123B2 (en) 2021-02-19 2023-01-17 Eagle Technology, Llc Quantum communications system having stabilized quantum communications channel and associated methods
CN113422653B (en) * 2021-06-18 2022-08-09 广西大学 Quantum communication system without polarization feedback and quantum secure direct communication method
US11936779B1 (en) * 2022-12-28 2024-03-19 Triarii Research Ltd. Quantum key distribution with single detector and interferometer based optical switch
CN116760479B (en) * 2023-08-14 2023-11-24 浙江九州量子信息技术股份有限公司 Film lithium niobate phase decoding photon chip and quantum key distribution system
CN117459153B (en) * 2023-12-26 2024-04-02 万事通科技(杭州)有限公司 Optical fiber channel eavesdropping detection device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6188768B1 (en) * 1998-03-31 2001-02-13 International Business Machines Corporation Autocompensating quantum cryptographic key distribution system based on polarization splitting of light
RU2302085C1 (en) * 2005-11-16 2007-06-27 Институт физики твердого тела РАН Method for encoding and transferring cryptographic keys
RU2454810C1 (en) * 2010-11-24 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" ("НИУ ИТМО") Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ295335B6 (en) * 1996-09-05 2005-07-13 Swisscom Ag Method of communicating between two stations using an interferometric system for quantum cryptography, system and stations for making the same
US7580524B2 (en) * 2002-03-11 2009-08-25 Universite De Geneve Method and apparatus for synchronizing the emitter and the receiver in an autocompensating quantum cryptography system
GB2419264B (en) * 2003-08-18 2006-12-27 Toshiba Res Europ Ltd A quantum communication system and a receiver for a quantum communication system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6188768B1 (en) * 1998-03-31 2001-02-13 International Business Machines Corporation Autocompensating quantum cryptographic key distribution system based on polarization splitting of light
RU2302085C1 (en) * 2005-11-16 2007-06-27 Институт физики твердого тела РАН Method for encoding and transferring cryptographic keys
RU2454810C1 (en) * 2010-11-24 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" ("НИУ ИТМО") Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RIBORDY G. et al.: "AUTOMATED "PLUG&PLAY" QUANTUM KEY DISTRIBUTION", Electronics Letters, Volume: 34, Issue: 22, 29 Oct 1998. *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706175C1 (en) * 2018-12-27 2019-11-14 Открытое Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" Method for key quantum distribution in single-pass quantum key distribution system
RU2708511C1 (en) * 2019-02-04 2019-12-09 Открытое Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" Method of generating a key between nodes of a computer network using a quantum key distribution system
RU2747164C1 (en) * 2019-11-12 2021-04-28 Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТС-Кванттелеком" Device for quantum key distribution at side frequencies which is resistant to polarization distortions of signal in fiber-optic communication lines
WO2021096385A1 (en) * 2019-11-12 2021-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком" Device for quantum sending of key on side frequencies
RU2722133C1 (en) * 2019-12-20 2020-05-26 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КуРэйт" (ООО "КуРэйт") Educational apparatus for performing experiments on quantum optics for studying protocols of quantum cryptography
WO2021126011A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Курэйт"" Educational apparatus for conducting experiments in quantum optics
RU2758147C1 (en) * 2021-02-10 2021-10-26 Общество с ограниченной ответственностью «Лазерлаб» (ООО «Лазерлаб») Method for testing laser communication terminal with quantum information reception
CN113037384A (en) * 2021-03-08 2021-06-25 安徽问天量子科技股份有限公司 Intensity modulation device and method
RU2771775C1 (en) * 2021-05-21 2022-05-12 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КуРэйт" (ООО "КуРэйт") Method and apparatus for quantum key distribution via suspended fibre
RU2776030C1 (en) * 2022-01-11 2022-07-12 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КуРэйт" (ООО "КуРэйт") Two-pass phase modulation system for quantum key distribution
RU2798394C1 (en) * 2022-07-05 2023-06-22 Общество С Ограниченной Ответственностью "Курэйт" Method and scheme for active reset synchronization and recovery of single photon detectors in a quantum key distribution system
RU2806904C1 (en) * 2023-04-20 2023-11-08 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Device for generating quantum states for quantum communications systems with assessment of quality of preparing states for protocols for quantum key generation on chip

Also Published As

Publication number Publication date
US10171237B2 (en) 2019-01-01
US20180191496A1 (en) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2671620C1 (en) High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution
US7583803B2 (en) QKD stations with fast optical switches and QKD systems using same
JP4748311B2 (en) Method and apparatus for measuring optical power of weak light, and optical communication system using the same
JP4800674B2 (en) Communication method and communication system
Kimura et al. Single-photon interference over 150 km transmission using silica-based integrated-optic interferometers for quantum cryptography
US7227955B2 (en) Single-photon watch dog detector for folded quantum key distribution system
Ribordy et al. Automated'plug & play'quantum key distribution
CN100403152C (en) Two-way QKD system with backscattering suppression
JP4977213B2 (en) Photon detector
Liu et al. Experimental demonstration of counterfactual quantum communication
GB2419264A (en) Receiver for a quantum cryptograhpy communication system
US20070110454A1 (en) Communication system and timing control method
EP1522166B1 (en) Watch dog detector for qkd system
JP2006166162A (en) Communication system provided with pulse waveform shaping function and communication method
RU2691829C1 (en) Quantum cryptography device
KR102668649B1 (en) Method for measuring states of time-bin qubits in a quantum cryptography key distribution system using a time-to-digital converter and a system for the same
Zhou et al. Single-photon routing by time-division phase modulation in a Sagnac interferometer
RU2776030C1 (en) Two-pass phase modulation system for quantum key distribution
RU2722133C1 (en) Educational apparatus for performing experiments on quantum optics for studying protocols of quantum cryptography
JP7452699B2 (en) Measuring device and method
US20240048368A1 (en) Auto compensated quantum key distribution transmitter, receiver, system and method
JP6943043B2 (en) Photon detector timing adjustment method and equipment
Suda Qkd systems
JP2003032249A (en) Optical communication system
Zhou et al. Dual-port polarization mode dispersion free phase modulator for quantum key distribution

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211007